Устройство для измерения параметров полупроводниковых вентилей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 240780 (21) 2964397/18-21 . )j1) М;ХП з с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

G O1 R 31/26

Государственный комитеI

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150482. Бюллетень Мо"14 (53) УДК 621. 382. . 2 (088. 8)

Дата рпубликования описания 15.04,82 (72) Авторы изобретения

Н.Н.Беспалов, A.Â.Ìócêàòèíüåâ и Б. (71) Заявитель

Мордовский государственный универси (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЕНТИЛЕЙ

Изобретение относится к устройствам для измерения и контроля параметров полупроводниковых приборов при их изготовлении и массовом использовании. устройство предназначено для измерения токов утечки ?уни обратных токов 1обр, максимальных прямых и обратных напряжений полупроводниковых вентилей.

Известно устройство, содержащее регулирующий потенциометр, трансформатор, выпрямитель с конденсатором фильтра, параллельно которому через переключатель рода измерения подсое-динена последовательная цепь иэ резистора пусковой кнопки и зарядного конденсатора, разрядный резистор,. устройства измерения напряжения и тока, испытательное напряжение в Котором формируется при нажатии пусковой кнопки. Измерение токов и напряже- .ния ведется визуально (11.

Недостатками этого устройства являются низкая точность измерения, обусловленная большой длительностью процесса измерения, так как измерение производится визуально, и нагреванием при этом испытуемого прибора, а также ручной регулировкой напряжения; низкая проиэводительность,связанная с ручка.". регулировкой; не гарантируется сохранность испыз1уемого прибора в процессе измерения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для испытания полупроводниковых вентилей, при низкой частоте следования испытательного напряжения, содержащее накопительный конденсатор, подключенный к питающей сети через защитный тиристор и токоограничивающий резистор, индуктивность, встречно-параллельно включенные коммутирующий тиристор, и диод, блок управления защитным тиристором, источник опорного напряжения, блок управления коммутирующим тиристором, согласующий трансформатор, вторичная повышающая обмотка которого соединена через защитный диод и шунт с клеммами для .подсоединения испытуемого вентиля, сравнивакщий блок по напряжению и току, усилитель и измеритель Pl .

Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения, связанная с тем, что при нестабильнос" ти во времени напряжения сети и параметров элементов, с помощью которых (). Аоюмируются испытательные импульсы

920586 напряжения, в данном устройстве невозможно добиться точного установления заданной амплитуды напря>кения на испытуемом вентиле, так как подстройка амплитуды испытательного напряжения, осуществляемая цепью обратной связи, ведется дискретным изменением угла задержки включения защитного тиристора в промежутке между испытательными импульсами напряжения; малое быстродействие, связанное с тем, 10 что для формирования даже одного цикла заряда и разряда накопительного конденсатора необходимо несколько периодов напряжения питающей сети.

При отклонении амплитуды напряжения на испытуемом вентиле от заданной величины необходимы повторные циклы заряда и разряда накопительного конденсатора; ограниченные функциональные возможности вследствие тога, что 20 при испытании полупроводниковых вен.— тилей в закрытом состоянии устройство позволяет измерять только ток утечки и обратный ток при приложении к испытуемому вентилю соответствующего по величине и полярности импульса испытательного напряжения и не измеряет максимально допустимые прямые и обратные напряжения при установленных значениях тока утечки или обратного тока, при этом устройство не гарантирует сохранности испытуемого вентиля, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение точности и быстродействия измерения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения п раметров полупроводниковых вентилей, содержа.щее повышающий трансформатор, токоогра-$(j ничивающий резистор, конденсатор, электронный ключ, выпрямительный элемент, токоизмерительный шунт, первый вывод которого соединен с одной из клемм для подключения используемого вентиля и с первым входом измерительного блока, а второй вывод с вторым входом измерительного блока, усилитель, источник опорного напряжения, два компаратора и блок управления, введены генератор линейно нарастающего напряжения, сумматор, измеритель интервалов времени, аттенюатор, балансный модулятор и генератор прямоугольных импульсов, причем выход генератора прямоугольных импульсов соединен с управляющим входом балансного модулятора,. выхоц которого через усилитель соединен с выводами первичной обмотки повышающего трансформатора, выводы 6О вторичной обмотки которого соединены с выпрямительным элементом, первый выход которого через токоограничивающий резистор соединен с одной обкладкой конденсатора, другая обкладка 65 которого соединена со вторым входом выпрямительного элемента, а параллельно конденсатору включенй; электронный ключ, аттенюатор и клеммы для подключения исследуемого вентиля, первый вывод токоизмерительного шунта соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напря>кения, а выход первого компаратора соединен с одним из входов бЛока управления, к другому входу которого подсоединена входная клемма устройства, первый выход блока управления соединен с управляющим входом электронного ключа, второй выход — с измерителем интервалов времени и входом генератора линейно нарастающего напряжения, выход которого включен на первый вход второго компаратора и первый вход сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, второй вход которого сое динен с выходом аттенюатора, а выход сумматора соединен с -другим входом балансного модулятора.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, балансный модулятор 2, усилитель 3, повышающий трансформатор 4, мостовой выпрямительный элемент 5, токоограничивающий резистор б, конденсатор 7, разрядный резистор 8, аттенюатор 9, электронный ключ 10, клеммы 11 и 12 для подключения испытуемого прибора, токоизмерительный шунт 13, измерительный блок 14, первый компаратор

15, источник 16 опорного напряжения, блок 17 управления, измеритель 18 интервалов времени, генератор 19 линейно нарастающего напряжения, вто- . рой компаратор 20 и сумматор 21.

Устройство работает следующим образом.

Величина опорного напря>кения источника 16 устанавливается пропорционально значению тока уставки.

При измерении величины. тока утечки lp или обратного тока 1аф по сигналу "Пуск" на первом выходе блока 17 управления формируется управляющий прямоугольный импульс, длительность которого пропорциональна амплитуде напряжения на испытуемом приборе, при которой необходимо произвести измерение тока.

При этом запускается генератор 19, выходное напряжение которого нарастает пб линейному закону с заданной скоростью, это напряжение поступает йа первый вход второго комаратора 20 и через сумматор 21 подается на аналоговый вход балансного модулятора

2, на управляющий вход, которого с генератора 1 поступают управляющие двухполярные прямоугольные импульсы со скважностью Q = 2, причем период

920586

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров полупроводниковых вентилей,содержащее повышающий трансформатор, токоограничивающий резистор, конденсатор, электронный ключ, выпрямительный элемент, токоизмерительный шунт, первый вывод которого соединен с од- ной из клемм для подключения исследуемого вентиля и с первым входом измерительного блока, а второй вывод с вторым входом измерительного блока, усилитель, источник опорного напряжения, два компаратора и блок управле" ния, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения точности и быстродействия измерения, в него введены генератор линейно нараста. ющего напряжения, сумматор, измеритель интервалов времени, аттенюатор, . балансный модулятор и генератор прямоугольных импульсов, причем выход генератора прямоугольных импульсов соединен с управляющим входом балансного модулятора, выход которого через усилитель соединен с выводами первичной обмотки повышающего трансформатора, выводы вторичной обмотки колебаний этих импульсов во много раз меньше длительности линейно .нарастающего импульса. С выхода балансного модулятора 2 двухполярные импульсы, нарастающие по линейному закону, через усилитель 3 и повышающий трансформатор 4 подаются на (мостовой) выпрямительный элемент 5 и повышающий трансформатор 4 подаются на (мостовой) выпрямительный элемент 5. io

С выхода мостового выпрямительного элемента 5 однополярные импульсы напряжения, амплитуда которых нарастает по линейному закону, через резистор C поступают на конденсатор 15

7..В результате на клеммы 11 и 12 для подключения испытуемого прибора формируется линейно нарастающее напряжение. При отклонении напряжения от линейно нарастающего с аттенюатора 9 часть этого напряжения поступает на второй вход компаратора 20, вырабатывающего сигнал рассогласования.Этот сигнал рассогласования ITocтупает йа второй вход сумматора 21, где суммируется с линейно нарастающим сигналом генератора 19. При этом устраняется погрешность отклонения нарастающего напряжения на испытуемом приборе от линейного закона. По окончании управляющего импульса с первого выхода блока 17 управления выходное напряжение генератора 19 падает до нуля, а с второго его выхода — на вход ключа 10 поступает управляющий сигнал. При этом ключ 10 3 открывается, а конденсатор 7 разряжается через резистор 8 и ключ 10, а измерительный блок 14 измеряет напряжение на токоизмерительном шунте

13, пропорциональное амплитудному 40 значению тока утечки 1 m или обратного тока logy, испытуемого прибора.

В случае превышения этими значениями токов величины тока уставки срабатывает компаратор 15, и со второго 45 выхода блока 17 управления на ключ

10 поступает сигнал включения. При этом напряжение с импульсного прибора снимается.

При измерении максимального прямого UI>p i c или обратного Орби никс при известной уставке го току по сигналу "Пуск" с первого выхода блока 17 управления начинает формироваться управляющий прямоугольный сигнал, которым запускается генератор 19. В результате на испытуемом приборе фор. мируется линейно нарастающее напряжение. При этом увеличивается ток утечки 19е или обратный ток lpfl> и г при равенстве напряжения, снимаемого с токоизмерительного шунта. 13, опорному напряжению источника 16, срабатывает компаратор 15, выходной сигнал которого поступает на вход 17 управления. В этот момент заканчивается 65 формирование управляющего прямоугольного импульса с первого выхода блока 17 управления, длительность которого пропорциональна амплитуде линейно нарастающего напряжения на испытуемом приборе при заданной уставФ ке тока утечки lq>I> или обратного тока l bp . Измеритель 18 измеряет длительность этого импульса. Одновременно при срабатывании компаратора 15 со второго выхода блока 17 управления вырабатывается сигнал управления ключом 10, который при этом разряжает конденсатор 7, подготавливая его к следующему циклу измерения.

Таким образом, измерение каждого параметра происходит за время форми рования одного испытательного импульса, амплитуда которого пропорциональна длительности управляющего импульса с блока 17 управления. Линейный закон нарастания испытательного напряжения обеспечивается цепью следящей обратной связи. При этом точное установление амплитуды испытательногQ напряжения осуществляется в течение одного цикла измерения, не требуется длительного времени накопления энергии от сети, а также гарантируется сохранность испытуемого прибора. Формирование линейно нарастающего испытательного импульса, скорость которого можно менять, позволяет также устранить погрешность измерения, связанную с наличием емкостного тока прибора.

920586

Составитель Н .Чистякова

Редактор М.Недолуженко Техред М.Тепер Корректор Г.Orap

Л

Заказ 2331/49 Тираж 719 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент" r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 которого соединены с выпрямительным элементом, первый выход которого че-, рез токоограничивающий резистор соединен с одной обкладкой конденсатора, другая обкладка которого соединена с вторым выходом выпрямительного эле- 5 мента, а параллельно конденсатору включены электронный ключ, аттенюатор и клеммы для подключения исследуемого вентиля, первый вывод токоизмерительного шунта соединен с пер- 10 вым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход первого компаратора соединен с одним из входов блока управления, к другому входу которого подсоединена входная клемма устройства, первый выход блока управления соединен с управляющим входом электронного ключа, второй выход — с измерителем интервалов времени и входом генератора линейно нарастающего напряжения, выход которого включен на первый вход второго компаратора и первый вход сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго кот|паратора, второй вход которого соединен с выходом аттенюатора, а выход сумматора соединен с другим входом балансного модулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тиристоры. Технический сравочник. Под ред. В.,А.Лабунцова и др.М;, "Энергия" 1971, с.446-447.

2. Лвторское свидетельство СССР

Р 438950, кл.G 01 R 31/26, 1973 (прототип) .